Andere Wege für das Abwasser

Derweil nehmen die Herausforderungen zu: der Klimawandel, eine schnell alternde Infrastruktur, die wachsende Bev?lkerung, die zunehmende Verst?dterung und nicht zuletzt die steigenden Anforderungen f¨¹r Kl?ranlagen, neue Mikroverunreinigungen zu entfernen ¨C das alles setzt die Abwasserwirtschaft unter Druck.

Maurer und Udert fordern ein Umdenken. Sie pl?dieren f¨¹r einen Paradigmenwechsel in der Siedlungswasserwirtschaft: weg von wenigen zentralen Anlagen und hin zu einer dezentral organisierten Abwasserbehandlung auf Basis einer modularen Wasserinfrastruktur, um das Siedlungswasser effizienter und effektiver zu bewirtschaften.

Recycling an der Quelle

Maurer erkl?rt: ?Wir sehen als erg?nzende Alternative kleine, hocheffiziente, dezentrale Kl?ranlagen, die Abw?sser flexibler und vor Ort reinigen.? Die Verfahren, die f¨¹r solche Klein-Anlagen verwendet werden k?nnten, werden seit Jahren an der Eawag von Udert und Maurer entwickelt. Die Forschenden orientieren sich dabei an drei Prinzipien, die auf eine ressourcenorientierte und kreislauff?hige Sanit?rversorgung abzielen:

Stofftrennung an der Quelle (No-Mix): Werden Ausscheidungen und Wasser gar nicht erst vermischt, lassen sie sich viel einfacher aufbereiten und wiederverwenden.
R¨¹ckgewinnung von Ressourcen: Aus Urin und F?kalien lassen sich N?hrstoffe wie Stickstoff oder Phosphor gewinnen. Das als Grauwasser bezeichnete Abwasser aus K¨¹che, B?dern oder Waschmaschinen ist nur leicht verschmutzt und wird mehrfach aufbereitet und wiederverwendet. W?rmeenergie wird zur¨¹ckgewonnen. Werden die N?hrstoffe als D¨¹nger auf die Felder gebracht, schliessen sich N?hrstoffkreisl?ufe, was die Umwelt entlastet und die Importabh?ngigkeit von mineralischen D¨¹nger senkt.
Dezentralisierung will den aufwendigen Wassertransport in zentral organisierten Leitungsnetzen ersetzen und bedingt, dass die Abw?sser und Abf?lle so nah wie m?glich an der Quelle aufbereitet werden.

Im Keller des NEST, des Forschungs- und Innovationsgeb?udes der Empa und Eawag, entwickeln und testen die Forschenden die neuen Abwassertechnologien. Die verwendeten Verfahren gehen dabei zum Teil auf Forschungsprojekte zur¨¹ck, die vor ¨¹ber 15 Jahren starteten, um netzunabh?ngige Sanit?rl?sungen f¨¹r L?nder des globalen S¨¹dens zu entwickeln. Bekannte Beispiele sind die Projekte Vuna und Blue Diversion Autarky, die L?sungen erarbeiteten, um Abw?sser ohne Schwemmkanalisation und zentrale Kl?ranlage sicher und kosteng¨¹nstig zu entsorgen.

Vuna steht f¨¹r ?Valorisation of Urine Nutrients in Africa?. Bei dieser Methode, die die ETH Z¨¹rich mitentwickelte, wird Urin separat gesammelt und in einer entfernten Behandlungsanlage zu D¨¹nger aufbereitet. Aus dem zweiten Projekt ging die ?Blue Diversion Autarky Toilette? hervor: Das All-in-one-H?uschen bereitet Urin, F?kalien und Sp¨¹lwasser direkt in der Toilette in getrennten Modulen auf, wobei das Sp¨¹lwasser wiederverwendet wird.

Biogasreaktor und Pasteurisator

Wie gross der Bedarf an grundlegend neuen Konzepten f¨¹r dezentrale Sanit?rsysteme ohne Wasseranschluss in vielen Regionen der Welt ist, weiss Elizabeth Tilley nur zu gut. Als junge Wissenschaftlerin war sie an der Eawag und doktorierte in dem von Udert geleiteten N?hrstoffrecycling-Projekt Vuna in S¨¹dafrika. Heute ist sie Professorin f¨¹r Global Health Engineering an der ETH Z¨¹rich und entwickelt mit ihrer Gruppe bezahlbare und sozial vertr?gliche Ans?tze, welche die menschliche Gesundheit und die Umwelt sch¨¹tzen.

Etwa 2,3 Milliarden Menschen nutzen Sanit?rtechnologien wie Grubenlatrinen als erste Barriere gegen Krankheitserreger. Die Latrinen m¨¹ssen jedoch regelm?ssig geleert werden, und hier beginnt das Problem: Bleibt der Schlamm unbehandelt oder gelangt er in die Umwelt, k?nnen sich Infektionskrankheiten wie Cholera ausbreiten.

Darum braucht es dringend dezentrale L?sungen, die erschwinglich, robust und einfach zu bedienen sind. Vielversprechend ist ein ?Biogasreaktor? ¨C im Wesentlichen ein grosser Gummiballon, der F?kalschlamm ohne Sauerstoff bis zu einem gewissen Grad behandeln kann. Doch das Abwasser ist noch nicht sicher entsorgbar. Immerhin entsteht bei diesem anaeroben Prozess als Nebenprodukt ein methanreiches Gas ¨C dieses Biogas eignet sich wie Propan oder Erdgas zum Kochen.

Zusammen mit der kenianischen Ingenieurfirma Opero und einem mexikanischen Anbieter von Biogasreaktoren machten sich Tilley und ihr Team daran, Biogas aus Kl?rschlamm als Treibstoff f¨¹r eine Anlage zu verwenden, die das Abwasser soweit erhitzen kann, dass alle Krankheitserreger absterben. Das Projekt wurde von ETH for Development (ETH4D) finanziell unterst¨¹tzt.

Julia J?ggi, Masterstudentin am Departement Maschinenbau und Verfahrenstechnik, verbrachte drei Monate in Kisumu am Ufer des Viktoriasees, um einen solchen ?Pasteurisator? f¨¹r etwa 500 Menschen zu entwickeln und zu testen. ?Engineering im Labor ist das eine ¨C aber dieser Einsatz stellte unsere Flexibilit?t und Kreativit?t ultimativ auf die Probe; t?glich mussten wir spontan Probleme l?sen und das Beste aus den vorhandenen Mitteln machen?, so J?ggi. Tilley ist zuversichtlich, dass ihr Sanit?rsystem bald verf¨¹gbar wird und helfen kann, Infektionskrankheiten zu vermeiden.

Know-how fliesst zur¨¹ck

Es steht ausser Frage: Wasser wird die grosse globale Herausforderung der Zukunft sein. Auch in der Schweiz werden wir mit der Ressource Wasser intelligenter und haush?lterischer umgehen m¨¹ssen. ?Die Konzepte, die wir vor 15 Jahren f¨¹r ?rmere L?nder entwickelt hatten, werden nun zusehends auch f¨¹r die Schweiz interessant. Von diesem Wissen profitieren wir heute?, sagt Udert.

Maurer und Udert gehen davon aus, dass modulare Kl?ranlagen in Siedlungen und Kleinreaktoren f¨¹rs Abwasser in H?usern schon bald verf¨¹gbar werden. Das Forschungsprojekt Comix unter Maurers Co-Leitung untersuchte k¨¹rzlich das Potenzial einer modularen Wasserwirtschaft f¨¹r die Schweiz. Der Anteil dezentraler Kl?rwerke k?nnte sich demnach langfristig von heute 2,5 auf 50 Prozent erh?hen.

Mehr noch: Die Schweiz h?tte die Chance, ihre Wasserinfrastruktur fr¨¹h klimatauglich zu gestalten und sich als Entwicklungs- und Testmarkt f¨¹r die modulare Wasserwirtschaft von morgen zu positionieren. Tats?chlich verf¨¹gt das Land mit den Institutionen des ETH-Bereichs, den Fachhochschulen und der Industrie seit Jahren ¨¹ber enorme Kompetenzen in allen Fragen der Wasserwirtschaft. ?Nur werden diese Kompetenzen bislang kaum genutzt?, so Maurer.

N?tig w?re ein konzertierter Effort von Forschung, Industrie und ?ffentlichem Sektor, um in Pilotprojekten die Machbarkeit zu demonstrieren und einen initialen Markt zu schaffen. ?Die Verfahren, das Know-how und finanzielle Mittel w?ren jedenfalls vorhanden?, best?tigt auch Udert.